什么是多旋翼飞行器以及它是如何工作的

参考手册目录

什么是多旋翼飞行器以及它是如何工作的


多旋翼是通过控制不同电机转速从而实现加速、减速运动的飞行器。


  • 多旋翼是我们想象中最简单的飞行器了:通过一组朝向地面的风扇的反作用力,升起飞机。
  • 在空气动力学中,多旋翼的结构是完全不稳定的,所以他一定需要一个电脑来控制实现稳定飞行。
  • 所以,多旋翼完全是一个“电控飞行”系统,如果电脑木有正常工作,你即使是无敌浩克,也飞不起来。

3DR-quad-motors-top

  • 上面展示的四旋翼是一个最简单的多旋翼, 在每一个方向上使用了转向相反的一组电机。
    • 这就实现了旋翼通过提升或者减缓一组电机的的速度实现左转或者右转。
  • 水平方向的运动是通过加速或者减速同侧电机实现。
    • 这可以让旋翼在需要的方向实现滚转或者俯仰而且同时保持平衡。
    • 旋翼倾斜的角度就指向了它速度的方向。
  • 旋翼通过自动调整倾斜实现对干扰(阵风)的补偿从而实现悬停。
    • 为了完成这个功能,我们为飞机配备三轴电子“陀螺仪”。
    • 另外,也还配备了三轴电子“加速度计”,检测三个轴向的位置偏移。
  • 通过同时加速/减速所有的电机实现高度的控制。

多旋翼系统

copter-diagram

  • 为了飞起这架飞机,你需要:
  • 多旋翼飞机, 包括机架,电机,电调,螺旋桨和一块电池。
  • 飞控计算机或自动驾驶仪来提供更稳定和更高级的系统(如上述),自动控制。
  • 无线电控制发射器和接收器,给多旋翼发送你自己的指令。
  • 一台个人电脑,给飞控计算机编程或者可作为遥测地面站。

多旋翼演示展示了手动和自动控制。

  • 演示以“自稳模式”开始,提供了惯性稳定,同时可以手动控制飞行。
  • “悬停模式”可以自动保持位置不变和高度不变,同时也可以手动控制。
  • “简单模式”,在飞行时不用理会飞机方向(飞行的朝向),也可以飞行。
  • “自动降落”模式,飞机降落,落地后电机上锁。

多旋翼基础知识

  • 多旋翼主要要求是有更高效的电源带动飞行器上升。
    • 锂电池技术的迅速发展,多旋翼已成为可能。
    • 以前的电池技术容量太小,就算是一般的持续悬停飞行,电池的重量也会很大。
  • 无刷电机和电子速度控制器,提高了飞行的性能、耐用性和可靠性。
  • 用碳纤维、铝和玻璃纤维材料制作的机架,不仅强度大,飞行效率和性能也会有提升。
  • 飞行控制器 /自动驾驶仪 /电脑是飞行器的大脑,指挥多旋翼完成出色的飞行。
    • 我们的团队有 APM,PX4和Pixhawk 飞行控制器,每一个都有相当不错的能力。
    • 飞行控制器的自动控制,包含或依赖各种必要的传感器。
    • 我们系统包括: 3轴陀螺仪、3轴加速计,罗盘/磁力计、气压计/测高仪和GPS。
    • 自动驾驶仪的接口有:飞行器电机,无线控制接收器和可选的数传和相机控制。
  • 现代2.4GHz无线控制系统,为多旋翼快速飞行提供非常可靠的通信。
  • Mission Planner 是一个很出色的计算机编程软件,可以让我们下载“硬件”(可选择)至自动驾驶仪。
    • Mission Planner允许我们加载自定义参数和指令至我们的多旋翼中。
    • 此外,在飞行时我们可以使用Mission Planner读取并分析飞行日志。
    • 最后,Mission Planner可作为遥测数据的“地面站”显示当前飞行数据。

hud1


多旋翼设计须知

  • 多旋翼是一个高应力系统,所以在设计时元器件合理的选择是很重要的。
    • 预计的重量、性能、飞行时间和有效载荷都需要用心衡量,以实现良好的效果。
    • 一个高性能、重量轻的四旋翼和吊着重家伙,携带相机的六旋翼或八旋翼需求是不同的。
    • 机架的大小和重量,电机 /支撑的要求,电源(电池)的需求和有效载荷都要重点考虑。
  • 就学习飞行而言,一个小型的四旋翼是不错的选择。 小飞机很容易飞,轻、坚韧、相对安全,且不容易摔坏。
  • 配有摄像头的十六旋翼或八旋翼,价格高,危险性大,不适和初学者。
    • 比起相对轻和无负担的小型四旋翼,更易摔坏(且代价昂贵)。

QuadHex

正确的第一次选择                                                                 没那么好了


到手飞或自己动手做

  • 这里有关于两种方式选的各方的优秀的探讨,你可以购买到手飞或者自己简单的自己组装一个。
  • 您可以购买玩具级的多旋翼,全部百美元以下,非常方便飞行。
    • 有些个头很小,但就算是在室内,它们的危险性也很小,且很轻很结实。
    • 这种小型 Traxxas QR1四旋翼 具有出色性能和便宜价格,RTF四旋翼会给你的第一次不错的感觉。

6208-Stinger-3qtr-blue_o

  • 二选一,你可能会考虑更便宜的ARF“到手飞”,只要一半的组装时间。
    • DJI的风火轮F450和F330 ARF套件是很不错的,我们有一个Wiki链接至页面 (在这里)
    • 这些多旋翼会经过长时间的“学习”且这些文章是基于我们先进的飞行控制器。
    • 我的小F330APM2.0飞行控制器已经工作很长时间了,经历过无数次的良好“着陆”。
    • 摄影不是我事,但单击可以得到一个很大的图片。

FlameWheel330Oring800

  • 你也可以从配置不错的多旋翼套件开始,如显示在本页顶部的 ArduCopter
  • 或者是最先进的Iris 四旋翼 ,结合非常强悍的 Pixhawk 飞控和先进的架构。

iris1

 


DIYDrones

  • 我们社群DIYDrones主要致力于自动控制,我们更关注高性能飞行控制器的使用。
  • 我们在研发更多自动的和机械的功能,如:精确定点对点航行,按航点和任务飞行。
  • APM,PX4和pixhawk 飞行控制器是由 3DR制造,且提供功能上的实现。
  • 如果感兴趣的话,你当然可以体验一下RTF,Traxxas。
  • 但是,如果您想要跳转至下一个级别,DIYDrones随时准备帮助你实现你的梦想。
  • 我们领先于业界前沿,没有一个机构能像 DIYDrones可以那么迅速的为你提供更多的机会去做更多的事。

PixhawkLabled

 

  • 最后的视频由罗伯特·勒菲弗向大家展示我们的固件是是多么强大,在60-90kmh阵风条件下飞行依然是可控制的。
  • 本视频的演示是在物理极限下操作的,如果你还不是高手,勿轻易尝试。


[question]
[translator main=”Hunter,Robert”]


Questions about this page? Comments? Suggestions? Post to APM Forum! Use the platform specific to your query, and make sure to include the name of the page you are referring to.